안녕하세요. 홍기윤 전문가입니다.
Q. 지구과학 용어인 탄성계수가 무슨 뜻인가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.탄성물질이 응력을 받았을 때 일어나는 변형률의 정도를 나타낸 것이다. 체적 탄성계수(혹은 비압축률, k)는 압력에 저항하는 정도를 나타낸다. 모든 방향으로 동일한 압력이 가해질 때, 응력은 압력의 변화(ΔP)이다. 변형률은 부피변화(ΔV)와 원래 부피(V)의 비율이다. 이러한 응력과 변형률의 비가 체적탄성계수(k)이다. 관계식은 이다.위의 방정식에서 볼 때, 응력(ΔP)을 받고 있는 어떤 물질이 부피의 변화를 전혀 일으키지 않는다면(ΔV ＝ 0), 이 물질을 압축불능(k ＝ ∞)이라고 한다. 반대로 작은 응력을 받고도 부피의 변화가 큰 물질은 k가 작으므로 쉽게 압축된다. 전단계수(혹은 강성률, μ)는 물질이 전단력에 저항하는 능력을 나타낸다. 정육면체 물질이 전단력을 받는 경우, 응력은 접선 힘(ΔF)을 이 힘이 가해진 면적(A)으로 나눈 값이다. 변형률은 전단변위(Δl)를 F가 가해진 면의 길이(l)로 나눈 것이다. 이러한 응력의 경우, 전단계수(μ)는 다음과 같다.전단력에 대한 저항 능력이 큰 물질(Δl ≈ 0)을 강성률이 크다(μ ≈ ∞)고 한다. 유체의 경우, 전단력에 대한 저항력이 전혀 없으므로(Δl ≈ ∞) 강성률이 없다(μ ＝ 0)고 말한다. 체적탄성계수 k와 전단계수 μ는 밀도 ρ와 함께 실체파가 물질 속에서 얼마나 빨리 전파되는가를 결정하게 된다. 변형에 대한 저항력이 강한 물질일수록(즉, 체적탄성계수 k와 전단계수 μ가 클수록), 파가 빨리 전파된다. 실체파의 속도는 다음과 같이 나타낸다.이 외에도 탄성계수에는 막대기를 누르거나 잡아당길 때의 거동을 나타내는 영률(혹은 이완계수, E)과 늘어난 막대기의 횡변형률과 종변형률의 비인 포아송비(v)가 있다.출처:지구과학사전
Q. 일식과 월식이 무엇인가요???
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.지구는 태양 주위를 돌고, 달은 지구의 주위를 공전하고 있다. 그런데 아주 가끔 태양, 달, 지구가 일직선상에 나란히 위치하여 달의 그림자가 해를 가릴 때가 있다. 이때 지구에서 바라봤을 때 그림자 속에 속한 지역에서 바라본다면 태양이 달에 가려지는 현상을 보게 되는데, 이것을 일식이라고 한다. 달이 태양을 완전히 가리면 개기일식(皆旣日蝕, total solar eclipse)이라고 하는데 이때는 낮인데도 밤처럼 어두워진다. 달이 태양을 완전히 가리지 못하고 태양의 일부분만 가릴 때를 부분일식(部分日蝕, partial solar eclipse)이라고 하고, 아주 드물게 달이 태양의 가장자리만 남겨 둔채 가리는 것을 금환일식(金環日蝕, annular solar eclipse)이라고 한다. 일식이 일어나는 짧은 시간 동안에도 환경에 미치는 영향이 지대하다. 해가 가려지기 시작하면서 온도 변화를 바로 감지할 수 있다. 보통 개기일식이 일어나면 평소와 달리 5~10℃ 정도의 온도차가 생긴다고 한다. 또 해가 완전히 가려지면 빛도 완전히 사라져 개와 닭 등 가축들이 울부짖는 소동이 빚어지기도 한다. 한국에서는 1887년 8월 19일에 개기일식, 1948년 5월 21일에 금환일식이 있었다. 다음 개기일식은 2035년 9월 2일 오전 9시 40분경에 평양 근처에서 일어난다고 한다. 부분일식은 지역에 따라 조금씩 다르지만 매년 관찰할 기회가 온다. 2009년 7월 22일 오전 9시 34분(서울 기준)을 전후로 일식이 일어났는데 낮 12시 15분까지 약 2시간 40여 분 동안 일식 쇼가 펼쳐졌다. 특히 개기일식은 매우 매력적인 천체 현상이다. 개기일식을 보려고 지구 반대편에 사는 사람들이 몇 달 전부터 개기일식이 일어나는 곳에 가기 위하여 비행기 표를 예약하기도 한다. 왜냐하면 개기일식은 모든 장소에서 완벽하게 볼 수 있는 것이 아니며, 몇 백 년에 한 번씩 일어나기 때문이다. 다만 일식을 자세히 보기 위하여 반드시 검은색 셀로판(cellophane)지가 있는 도구를 사용하여 관측해야 한다.태양, 지구, 달이 순서대로 나란히 서게 되는 경우가 있다. 이럴 때는 지구의 그림자 때문에 달이 보이지 않거나 희미하게 보인다. 이것을 월식(月蝕, 달가림)이라고 한다. 달은 스스로 빛을 발할 수 없기 때문에 태양이 보내 주는 빛을 지구가 가리면 달에 어두운 그림자가 생긴다. 이것이 월식이다. 월식 때 달의 모습은 창백하고 잿빛이다. 이런 현상은 1태양년에 2~3회 일어날 수 있으며 지구의 밤인 지역 어디서나 볼 수 있다. 월식도 달 전체가 가려지는 개기월식(皆旣月蝕, total lunar eclipse)과 일부만 가려지는 부분월식(部分月蝕, partial eclipse)으로 나뉜다. 일식과는 달리 월식 때에는 지구 대기에서 산란된 빛 때문에 달은 어둡고 약간 붉은색을 띤다. 보통 달이 완전히 안 보이는 개기월식의 지속 시간은 약 3.5시간 정도라고 한다. 월식 장면을 제대로 목격한 사람은 그리 많지 않다. 왜냐하면 그것이 월식인지 달이 저무는 모습인지 잘 모르고 지나칠 때가 많기 때문이다. 월식은 천문학 연구에서 아주 중요하다. 왜냐하면 월식 때 태양 복사가 차단되어 달 표면 물질의 반응을 연구할 수 있을 뿐만 아니라, 달 토양의 구성과 열전도율(熱傳導率)을 분석할 수 있기 때문이다.출처:지식백과
Q. 맥신이라는 신소재는 어디에 활용하는건가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.맥신(MXene)은 전이금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질로 2011년 처음 발견됐다. 맥신은 전이금속층에서 높은 열 전도율과 높은 전기 전도율을 갖추고 있어 여러 금속화합물과 조합할 수 있다. 친수성을 띄고 다양한 용매에 잘 녹고 가공이 쉬워 반도체, 센서 등 다양한 산업에서 활용된다.출처:이코노미
Q. 승화란게 무엇인지가 궁금하며 종류는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.승화(昇華, sublimation)는 화학에서 어떤 물질이 액체의 과정을 거치지 않고, 고체에서 기체로 변하는 위상전이(phase transition) 현상을 말한다. 또한 그와는 반대로 어떠한 물질이 액체의 과정을 거치지 않고, 기체에서 고체로 변하는 현상도 승화라 한다.나프탈렌, 아이오딘, 드라이아이스 등이 대표적인 승화물질이다. 승화하는 원인은 일정한 증기압을 가지고 있기 때문이다. 얼음도 0℃ 이하에서는 융해 과정 없이 기체가 되기도 한다. 얼어 있는 빨래가 마르거나, 눈사람의 크기가 며칠 지나면 작아지는 현상은 고체에서 기체로의 상태변화 때문이라고 할 수 있다. 또 승화할 때 흡수 또는 방출하는열을 승화열이라 하는데 드라이아이스의 경우 137kcal/kg를 흡수하고 기체인 이산화탄소로 승화한다. 이것이 승화의 대표적인 예이다.출처:위키백과
Q. 주기율표란 무엇이고 원소들은 어떻게 배열되어 있나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.주기율표(週期律表, 문화어: 주기률표, 영어: periodic table) 또는 주기표(週期表)는 원소를 구분하기 쉽게 성질에 따라 배열한 표로, 러시아의 드미트리 멘델레예프가 처음 제안했다. 1915년 헨리 모즐리는 멘델레예프의 주기율표를 개량시켜서 원자번호순으로 배열했는데, 이는 현대의 원소 주기율표와 유사하다. 원자 번호가 커짐에 따라 성질이 비슷한 원소가 주기적으로 나타나는 성질인 주기성을 기준으로 원소들을 배열하였다. 주기율표의 가로행은 주기라 부르고, 세로열은 족이라 부른다. 주기마다 같은 성질의 원소가 반복적으로 나타나기 때문에, 같은 족의 원소들은 서로 유사한 화학적 특성을 보인다. 전자를 가지고 있으려 하는 비금속성은 대체로 오른쪽이 더 높으며, 반대로 전자를 주려고 하는 금속성은 대체로 왼쪽이 더 높다. 이러한 화학적 성질은 각 원소의 전자 배치에 기인한다.출처:위키백과